Introdução
O processo de respiração celular acontece nas mitocôndrias das células, que são consideradas as usinar energéticas celulares. Desta forma, assim como o ciclo de krebs, a fase final do processo de respiração celular estudado neste post, que denominamos cadeia transportadora de elétrons, acontece também nas mitocôndrias celulares, mais específicamente, entre as membranas interna (membrana da crista) e a membrana externa.
A cadeia transportadora de elétrons representa a fase final do processo de respiração celular na mitocôndria, onde ocorre a conversão das moléculas de hidrogênio liberadas na fase de conversão do piruvato em acetil-coenzima A (4 H2) por NAD para formação de 12 ATPs, assim como a conversão doas moléculas de hidrogênio (H2) do ciclo de krebs (8 H2) sendo 6 H2 convertidos por NAD em 18 ATPs e 2H2 convertidos por FAD em 4 ATPs.
Desta forma, podemos falar que a formação de ATPs diretos da respiração celular, o resultado é de apenas 4 moléculas (4 ATPS), sendo 2 da glicólise e mais 2 dos ciclos de krebs, sendo 1 ATP direto de cada ciclo.
Desta forma, podemos observar que dos 38 ATPs totais da respiração celular que acontece nas mitocôndrias, 34 ATPs são dependentes da conversão com a utilização das moléculas de hidrogênio, e que ocorrem em função da cadeia transportadora de elétrons.
Cadeia transportadora de elétrons
Como dito na introdução, o processo de respiração celular acontece nas mitocôndrias. Desta forma, é importante que conheçamos as características das mitocôndrias, principalmente o que as difere das demais células para que ocorra a produção de ATP pelos mecanismos conhecidos como “mecanismos quimiosmóticos das mitocôndrias para formação de ATP”.
Todo processo se inicia com a desidrogenase (liberação de H2) tanto na conversão de piruvato em acetil-CoA quanto nos ciclos de Krebs. Após a liberação das moléculas de hidrogênio, as mesmas são dissociadas para se juntar com NAD e formar o NADH no interior das mitocôndrias.
A partir do NADH, ainda na parte interna da mitocôndria, se inicia o primeiro processo das cadeias transportadoras de elétrons, conhecida como fosforilação oxidativa. Nesta etapa, a ionização dos átomos de hidrogênio (dissociação de H2 em 2 H*), contribui para a formação de molécula de H2O assim como para a formação do NADH.
Ainda na parte interna da mitocôndria, o NADH se dissocia do íon hidrogênio (NAD + H*) e desta forma, libera dois elétrons. Esses elétrons, como pode ser notado na figura acima, passam pela membrana da crista se posicionando entre as membranas interna (membrana da crista) e a membrana externa.
Enquanto isso, o H* liberado se junta no interior da mitocôndria com outro íon hidrogênio e + 1/2 O2 para formação de H2O, como veremos em etapas a seguir.
A presença dos elétrons na cadeia transportadora, entre as membranas interna e externa da mitocôndria, torna o interior da membrana externa mais negativa do que o seu exterior, o que promove a atração de moléculas de hidrogênio (H2) do líquido extracelular para a parede externa da mitocôndria.
Na membrana interna, as moléculas de hidrogênio (H2) encontram os canais de ATPase, passando então por diferença de concentração e diferença de polaridade, por difusão facilitada, para o interior das mitocôndrias.
No interior das mitocôndrias então, as moléculas hidrogênio (H2) podem se combinar com NAD ou FAD. No processo de conversão de ácido pirúvico em acetil-CoA foram liberados 4 H2, que se juntam com 4 NAD e formam 12 ATPs (tendo em vista que cada NAD + H2 dá origem a 3 ATPs). Já os H2 conseguidos do ciclo de Krebs (8 H2, sendo 4 H2 de cada ciclo para uma glicose), 6 se combinam com NAD, formando 18 moléculas de ATP, enquanto 2 se combinam com FAD, dando origem a mais 4 ATPs (tendo em vista que FAD + H2 formam 2ATPs).
Resultado final da respiração celular
Desta forma, como podemos observar, o resultado final da respiração celular nas mitocôndrias para cada molécula de glicose é:
- 2 ATPs diretos da glicólise
- 12 ATPs indiretos da conversão do piruvato em acetil-CoA (4 NAD + 4 H2 = 12 ATPs)
- 2 ATPs diretos dos ciclos de Krebs para cada glicose (2 ciclos para cada glicose)
- 18 ATPs do ciclo de Krebs indiretos por NAD (6 NAD + 6H2 = 18 ATP)
- 4 ATPs do ciclo de Krebs derivados de FAD (2 FAD + 2 H2 = 4 ATPs)
